Astronomie

Pourquoi Mars est-il froid ?

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Les températures de surface de Mars sont d'environ -87C à 5C, ce qui est beaucoup plus froid que celui de la Terre. Si Mars contient 95% de dioxyde de carbone, qui est un gaz à effet de serre, pourquoi la surface de Mars est-elle si froide ? Ne devrait-il pas emprisonner la chaleur et la rendre chaude ?


Premièrement, Mars a une distance moyenne du Soleil de 1,524 UA, donc selon la loi du carré inverse, l'énergie qu'elle reçoit du Soleil est d'environ 40% de celle que la Terre reçoit.

Mais la principale raison pour laquelle Mars est si froide est que son atmosphère est très mince par rapport à celle de la Terre (ainsi que très sèche, voir ci-dessous). Extrait de Wikipédia Atmosphère de Mars :

L'atmosphère de Mars est beaucoup plus fine que celle de la Terre. La pression de surface n'est que d'environ 610 pascals (0,088 psi), soit moins de 1% de la valeur de la Terre.

En comparaison, la pression moyenne à la surface de la Terre est de 101 300 pascals. L'atmosphère de Mars n'est donc guère plus qu'un vide par rapport à celle de la Terre.

Ainsi, même si l'atmosphère martienne contient plus de 95% de dioxyde de carbone, il n'y en a tout simplement pas assez pour piéger beaucoup de chaleur.

Bien que le dioxyde de carbone soit un gaz à effet de serre, le gaz à effet de serre prédominant sur Terre est en fait la vapeur d'eau. Cependant, l'eau est généralement recyclée dans et hors de l'atmosphère très rapidement en réponse aux changements de température et de pression. Le dioxyde de carbone est un problème car il reste longtemps dans l'atmosphère et sa présence déplace la température d'équilibre vers le haut par rapport à celle du cycle de l'eau ordinaire.


Mars Est-ce que avoir un effet de serre, seulement un peu plus faible que celui de la Terre.


L'atmosphère de Mars est très diluée, avec une pression à la surface de seulement 0,6% de celle de la Terre. Donc même si 95% c'est du CO2, ce n'est pas beaucoup. Cependant, il est en fait une abondance absolue plus élevée de CO2 molécules que sur Terre, qui n'a qu'un CO2 abondance de 0,04 % (en volume ; par exemple NOAA, correspondant à environ 0,06 % en masse).

Le calcul exact dépend de la façon dont l'atmosphère diminue en densité avec la hauteur (la "hauteur d'échelle"), mais pour un calcul d'ordre de grandeur, nous pouvons utiliser les masses totales des atmosphères $M_mathrm{atm,Terre} = 5.15 imes10^{18},mathrm{kg}$ (Trenberth & Smith 2004), et $M_mathrm{atm,Mars} = 2.5 imes10^{16},mathrm{kg}$ (NASA). La quantité totale de CO2 dans l'atmosphère de Mars, par rapport à celle de la Terre, est alors $$ frac{M_mathrm{CO_2,Mars}}{M_mathrm{CO_2,Terre}} = frac{95\% imes M_mathrm{atm,Mars}}{0.06\% imes M_ mathrm{atm,Terre}} simeq 7.9, $$ c'est-à-dire presque un ordre de grandeur plus élevé. Le fait que Mars soit plus petit que la Terre signifie que ce nombre est probablement un peu plus grand.

Environ 10 à 20 % du rayonnement émis par la surface de Mars est absorbé dans l'atmosphère (Haberle 2015). Une façon de quantifier l'effet de serre est la différence entre la température effective et la température moyenne d'émission à la surface de la planète. Pour la Terre, la différence est de 33 K, tandis que pour Mars, c'est un 5 K bien inférieur (mais devait être beaucoup plus élevé dans le passé pour que l'eau liquide existe).

Alors pourquoi l'effet est-il tellement plus important sur Terre ? Eh bien, CO2 n'est pas le seul agent de l'effet de serre. Autres gaz - par ex. méthane, protoxyde d'azote et ozone - ajouter également. Mais en réalité, la plus grande contribution vient de la vapeur d'eau. Dans quelle mesure exactement cela fait l'objet d'un débat houleux, je pense, mais il n'est probablement pas controversé de dire que au moins 1/3 de l'effet est dû à l'eau (RealClimate dit 36-66%).

Les molécules d'eau sont moins réfléchissantes que le CO2, mais constitue 0,3% de l'atmosphère terrestre. En revanche, seulement 0,03 % de l'atmosphère de Mars est de la vapeur d'eau (par exemple, Trokhimovskiy et al. 2015).

En résumé, l'effet de serre plus faible et le fait que Mars est environ 1,5 fois plus éloignée du Soleil que la Terre, et reçoit donc moins de la moitié du rayonnement incident, est la raison pour laquelle Mars est si froide.


Je vais juste développer et approfondir ce que les autres réponses ont déjà dit.

Dans ce qui suit j'oppose la transmission atmosphérique ($T$) et l'absorption ($A$, lequel est $A=1-T$) de Mars et de la Terre. Le diagramme de Mars (en haut) provient du professeur J. Irwin via cette revue de P. Read et al. 2015 et les données terrestres (en bas) proviennent de wikipedia.

Les parcelles de $A$ et $1-T$ zone facilement appariée à l'œil lors de la comparaison $T=0$ et $A=1$ pour Mars et la Terre. Pour rendre cela super clair, j'ai ajouté des flèches pour marquer le $CO_2$ bandes d'absorption.
De plus, le graphique de Mars contient les spectres d'énergie du rayonnement solaire entrant (T=5800 K) et infrarouge sortant (T=216 K). Le rayonnement infrarouge sortant de la surface de la Terre serait à T=300K, et dans ce graphique à peu près à la même position. Pour un fort effet de serre, une atmosphère doit absorber la majorité de ce pic sortant.

De cela, nous apprenons quelques choses:

1.) En regardant la Terre, nous voyons qu'il y a plusieurs gaz à effet de serre importants dans l'atmosphère, mais le plus important est l'eau.
2.) Une partie importante du pic de l'effet de serre de la Terre est absorbée par $H_2O$+$CO_2$, alors que seule une petite fraction est absorbée par l'atmosphère martienne, expliquant visuellement ce que la réponse de @pelas a déjà noté, que Mars a un faible effet de serre.
3.) Si vous comparez la largeur du $CO_2$ bandes d'absorption très soigneusement, alors on notera, que le $CO_2$ les bandes pour la Terre sont plus larges que sur Mars, bien que l'atmosphère terrestre ait un total beaucoup moins $CO_2$ dedans ! Il s'agit d'un effet du soi-disant «élargissement de la pression» des raies atmosphériques, améliorant considérablement leur capacité de serre. L'élargissement de la pression devient important dans les atmosphères à des pressions d'environ 0,1 à 1 $ ; barre$ (règle approximative). C'est une autre raison pour laquelle la faible masse/pression de l'atmosphère martienne ne peut pas créer un fort effet de serre, car la pression est d'environ 0,01 $ ; barre$ à la surface.


"Nos résultats indiquent que les saumures (méta)stables sur la surface martienne et sa subsurface peu profonde (quelques centimètres de profondeur) ne sont pas habitables car leurs activités aquatiques et leurs températures se situent en dehors des tolérances connues pour la vie terrestre", ont-ils écrit dans le nouvelle étude, qui a été publiée en ligne lundi 11 mai dans …

Après la Terre, Mars est la planète la plus habitable de notre système solaire pour plusieurs raisons : Son sol contient de l'eau à extraire. Il ne fait ni trop froid ni trop chaud. Il y a suffisamment de soleil pour utiliser des panneaux solaires.


Voici pourquoi Mars est sec et sans vie aujourd'hui

La planète rouge de notre système solaire, Mars, ressemble beaucoup à la Terre à bien des égards, mais la raison pour laquelle elle ne semble pas avoir de forme de vie à sa surface comme la Terre peut résider dans la façon dont la planète a été traitée par le Soleil au cours de l'existence du système solaire.


La mission MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) de la NASA a beaucoup révélé sur la planète rouge. Autrefois humide et potentiellement habitable, comme la Terre l'est aujourd'hui, Mars est désormais un endroit froid et sec. L'idée est que l'activité solaire du Soleil est ce qui l'a réellement fait de cette façon.

Comme nous le savons, Mars n'a pas de champ magnétique très efficace comme la Terre, et par conséquent, la planète n'est pas bien protégée contre le rayonnement solaire comme nous le sommes. L'augmentation de l'activité solaire que Mars a eue au fil des ans a "dépouillé" l'atmosphère de la planète au fil du temps.

Bien que la NASA vient d'annoncer des preuves d'"écoulement d'eau" sur Mars, ce n'est pas le même type d'eau que vous trouvez ici sur Terre. Au lieu de cela, il s'est mélangé à des sédiments et à d'autres matériaux de surface pour créer une substance visqueuse qui s'écoule à peine. L'absence du type d'eau que nous connaissons et tenons pour acquis sur Terre est due aux effets de l'évaporation.

"Mars semble avoir eu une atmosphère épaisse suffisamment chaude pour contenir de l'eau liquide qui est un ingrédient clé et un milieu pour la vie telle que nous la connaissons actuellement", a déclaré John Grunsfeld, astronaute et administrateur associé de la Direction de la mission scientifique de la NASA à Washington.

"La compréhension de ce qui est arrivé à l'atmosphère de Mars éclairera notre connaissance de la dynamique et de l'évolution de toute atmosphère planétaire. Il est important de savoir ce qui peut provoquer des changements dans l'environnement d'une planète, d'une planète pouvant héberger des microbes à la surface à une autre, et c'est une question clé qui est abordée dans le voyage de la NASA vers Mars.

Les instruments à bord de MAVEN ont suivi l'atmosphère martienne, et ce qu'il a découvert, c'est que l'activité solaire, comme les vents solaires, élimine en fait les gaz dans l'atmosphère martienne au fil du temps et réduit son efficacité à protéger la planète du Soleil et ses rayons UV nocifs et son rayonnement solaire.

Bien que la quantité de gaz extrait soit insignifiante à un moment donné, environ 100 grammes, au fil du temps, la quantité s'additionne d'autant plus que 100 grammes de gaz atmosphérique sont extraits de Mars chaque seconde. Au cours de millions d'années, vous pouvez voir pourquoi c'est un problème.

« L'érosion par le vent solaire est un mécanisme important pour la perte atmosphérique et était suffisamment importante pour expliquer un changement significatif dans le climat martien », a déclaré Joe Grebowsky, scientifique du projet MAVEN du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

"MAVEN étudie également d'autres processus de perte - tels que la perte due à l'impact d'ions ou à l'échappement d'atomes d'hydrogène - et ceux-ci ne feront qu'augmenter l'importance de l'échappement atmosphérique."

Ci-dessous, vous pouvez voir un visuel généré par ordinateur de la façon dont les tempêtes solaires affectent l'atmosphère martienne :



En bref, Mars a peut-être très bien été une planète parfaitement habitable dans un passé lointain, un peu comme la Terre, mais l'activité solaire bombarde la planète depuis si longtemps qu'elle n'est plus en mesure de maintenir les ingrédients nécessaires à la vie. Les scientifiques sont encore à ce jour à la recherche de toute preuve de vie sur Mars, actuelle ou passée.


A la recherche de l'ADN

celui de la NASA rover Mars 2020, dont le lancement est prévu l'été prochain, cherchera des signes de vie de la planète rouge morte depuis longtemps. Il en sera de même pour le rover euro-russe ExoMars, une mission qui décollera à peu près au même moment.

Mais certains chercheurs font pression pour étendre la chasse à la vie martienne existante. L'un d'eux est le biologiste moléculaire Gary Ruvkun, basé au Massachusetts General Hospital et à la Harvard Medical School.

Ruvkun est l'un des trois chercheurs principaux du projet Search for Extra-Terrestrial Genomes (SETG), qui développe un instrument pour détecter la vie passée ou présente basée sur l'ADN ou l'ARN sur Mars et d'autres mondes extraterrestres.

Il faisait partie du panel Breakthrough Discuss avec Finney et plusieurs autres chercheurs, et il a également donné une conférence lors de la conférence exposant les arguments en faveur de la mise en Instrument SETG sur les futurs rovers martiens et autres explorateurs robotiques.

Une partie de cette affaire est centrée sur panspermie, l'idée que la vie s'est largement répandue dans tout le système solaire, et peut-être dans la galaxie, par des moyens naturels ou artificiels. Si la vie est effectivement venue d'ailleurs sur Terre, il y a de fortes chances qu'elle se soit également épanouie sur Mars, pense-t-on. La planète rouge aurait pu être la source, ou elle aurait pu être "ensemencée" comme l'était la Terre.

Ruvkun considère la panspermie comme très probable lors de son discours Breakthrough Discuss, il s'est décrit comme "un fanatique religieux" de l'idée. Ruvkun a cité comme preuve à l'appui l'émergence très précoce de l'ATP synthase, l'enzyme qui fabrique l'adénosine triphosphate, une molécule de stockage d'énergie.

L'ATP synthase remonte à la base de l'arbre de vie sur Terre, ce qui signifie que cette molécule complexe et complexe était opérationnelle il y a environ 4 milliards d'années, a déclaré Ruvkun.

"Ce n'est pas seulement que la vie s'est transformée en sorte de travail", a-t-il déclaré. "C'est comme si cela devenait très évolué très rapidement. C'est pourquoi la panspermie est si attrayante."

Si la panspermie est effectivement une chose, alors toutes les formes de vie que nous trouvons sur Mars & mdash ou n'importe où ailleurs dans notre système solaire & mdash seront probablement liées à nous, Ruvkun et d'autres ont raisonné. C'est-à-dire que de tels organismes utiliseront l'ADN ou l'ARN comme molécule génétique. Alors, on devrait aller chercher ce truc.

"Cela semble vraiment idiot de ne pas chercher d'ADN sur Mars", a déclaré Ruvkun lors de son discours. "C'est une expérience qui vaut la peine d'être faite, dirions-nous."


Comment Mars peut-elle parfois être plus chaude que la Terre ?

Vous vous souvenez il y a quelques semaines, lorsque la météo sur Mars faisait l'actualité ? À l'époque, certaines parties de la planète rouge connaissaient des températures en fait plus chaudes que certaines parties des États-Unis. Naturellement, il y avait pas mal de sceptiques. Comment une planète avec à peine une atmosphère plus éloignée du Soleil pourrait-elle être plus chaude que la Terre ?

Eh bien, selon des données récentes obtenues par le rover Curiosity, les températures dans le cratère Gale ont atteint un maximum diurne de -8 °C (17,6 °F) tandis que des villes comme Chicago et Buffalo connaissaient des creux de -16 à -20 °C (2 à -4 °F). Il s'avère que cela est dû à un certain nombre de bizarreries intéressantes qui permettent une variabilité significative de la température sur Mars, ce qui permet parfois à certaines régions de se réchauffer que des endroits ici sur Terre.

Ce n'est un secret pour personne que l'hiver dernier, nous, ici en Amérique du Nord, avons connu un front froid record. Cela était dû aux poussées d'air froid provenant de la Sibérie et du pôle Nord vers le Canada, les plaines du Nord et le Midwest. Cela a eu pour résultat que de nombreuses villes ont connu des conditions météorologiques similaires à celles de janvier en novembre, et plusieurs villes ont atteint des niveaux record jamais vus depuis des décennies ou plus.

Glace de dioxyde de carbone sur Mars, sublimée par le réchauffement solaire pour créer des structures polygonales. Crédit : NASA/JPL/Université de l'Arizona

Par exemple, la matinée du 18 novembre 2014 a été la plus froide depuis 1976, avec une température moyenne nationale de -7 °C (19,4 °F). Le même jour, Detroit a égalé un record qu'il avait établi en 1880, avec un minimum record de -12 °C (11 °F).

Cinq jours plus tôt, la ville de Denver, dans le Colorado, avait connu des températures aussi froides que -26 °C (-14 °F) tandis que la ville de Casper, dans le Wyoming, atteignait un minimum record de -33 °C (-27 °F). Et puis, le 20 novembre, la ville de Jacksonville, en Floride, a battu un précédent record (qu'elle avait établi en 1873) avec un minimum inhabituel de -4 °C (25 °F).

Difficile à croire, n'est-ce pas ? Sans le besoin constant d'oxygène en bouteille, davantage de personnes pourraient envisager de se porter volontaires pour la mission de colonisation de Mars One, dont le départ est toujours prévu en 2023, il reste donc encore beaucoup de temps pour s'inscrire ! Cependant, ces chiffres comparatifs parviennent à masquer quelques faits intéressants sur Mars.

Pour commencer, Mars connaît une température de surface moyenne d'environ -55 °C (-67 °F), avec des températures au pôle atteignant jusqu'à -153 °C (-243,4 °F). Pendant ce temps, ici sur Terre, la température moyenne de surface est de 7,2 °C (45 °F), ce qui est également dû à une grande variabilité saisonnière et géographique.

L'excentricité de l'orbite de Mars autour du Soleil signifie qu'elle se rapproche de 42,5 millions de kilomètres à certaines périodes de l'année. Crédit : NASA

Dans les régions désertiques proches de l'équateur, la température peut atteindre 57,7 °C, la température la plus chaude jamais enregistrée étant de 70,7 °C (158,36 °F) en été dans la région désertique d'Iran. Au pôle sud de l'Antarctique, les températures peuvent atteindre jusqu'à -89,2 °C (-128,6 °F). Assez froid, mais toujours doux par rapport aux calottes glaciaires polaires de Mars !

De plus, depuis son arrivée en 2012, le Curiosity Rover roule à l'intérieur du cratère Gale, situé près de l'équateur de la planète. Ici, la température de la planète connaît la plus grande variabilité et peut atteindre 20 °C (68 °F) à midi.

Et enfin, Mars a une plus grande excentricité que toutes les autres planètes du système solaire, à l'exception de Mercure. Cela signifie que lorsque la planète est au périhélie (la plus proche du Soleil), elle est environ 0,28 UA (42,5 millions de km) plus proche que lorsqu'elle est à l'aphélie (la plus éloignée du Soleil). Ayant récemment dépassé le périhélie, les températures moyennes à la surface de Mars peuvent varier jusqu'à 20 ºC supplémentaires.

Bref, Mars est toujours, et de loin, la plus froide des deux planètes. Pas que ce soit une compétition ou quoi que ce soit d'autre


À quel point Mars est-il froid ?

Quelle est la température de Mars ? Maintenant, c'est une belle question. La température moyenne sur la surface martienne est de -63 °C. Certaines parties de Mars sont connues pour descendre jusqu'à -123 °C. Il y a deux raisons principales pour lesquelles Mars est plus froide que la Terre : elle est plus éloignée du Soleil et elle a une atmosphère c'est trop mince pour retenir la chaleur.

L'atmosphère martienne contient des gaz à effet de serre qui provoqueraient une surface beaucoup plus chaude si la planète avait la gravité et le champ magnétique qui lui permettraient de retenir les gaz. Le peu d'atmosphère (seulement 1% de l'épaisseur de la Terre) qui s'accroche à Mars est de 95,32 % de dioxyde de carbone. Comme nous le savons par expérience ici sur Terre, des quantités plus élevées de CO2 provoquer des températures plus élevées. Nous appelons cela un gaz à effet de serre et blâmons le réchauffement climatique sur l'augmentation de ces gaz. Si Mars pouvait contenir sa teneur en dioxyde de carbone, il y aurait un réchauffement climatique incontrôlable sur toute la planète.

La gravité sur Mars n'est que de 38 % aussi forte qu'ici sur Terre. Cette faible gravité permet à de nombreux gaz nécessaires pour retenir la chaleur près de la surface de s'échapper dans l'espace. On pense que le noyau de la planète est solide. Sans rotation, le noyau en fusion de Mars est incapable de générer un champ magnétique. Sans champ magnétique, le vent et le rayonnement solaires bombardent constamment l'atmosphère martienne, emportant une autre partie des gaz nécessaires au chauffage de la planète.

Il est prouvé que Mars n'a pas toujours été une planète glaciale. Certains instruments de sonde sur Mars Express suggèrent qu'à un moment donné, Mars était suffisamment chaude pour supporter de l'eau liquide. Un instrument radar a trouvé de la glace d'eau, un instrument de cartographie minérale a découvert des produits chimiques uniquement formés dans un environnement humide et une caméra a montré des caractéristiques formées par l'eau courante. Le Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding (MARSIS) a sondé jusqu'à des milliers de mètres et a trouvé de la glace d'eau en cours de route. Le spectromètre de cartographie minéralogique visible et infrarouge OMEGA a détecté des minéraux de type argile qui se forment lors d'une exposition à long terme à l'eau, des sulfates (un minéral qui se forme lorsque l'eau s'évapore) et de l'oxyde ferrique. Chacun indique la présence à long terme d'eau liquide à la surface. Les images de la caméra stéréo haute résolution (HRSC) montrent des caractéristiques qui ne pourraient être formées que par l'érosion causée par l'écoulement de l'eau.

La réponse rapide à la question « à quel point Mars fait-elle froid ? » est de -63 °C en moyenne. Si vous examinez les facteurs qui contribuent à cette température, vous devez également examiner le passé de la planète. Certains scientifiques pensent que Mars aurait pu être une jungle luxuriante comme une planète si elle n'avait pas perdu son atmosphère.

Quelle est la température de Mars ? Lisez cet article et apprenez que Mars est VRAIMENT froid. Et la preuve que Mars est froide depuis des milliards d'années.

Plus d'informations sur Mars sont disponibles dans les communiqués de presse de Hubblesite sur Mars. Voici un article de Space.com sur la façon dont les microbes peuvent survivre à des températures froides, peut-être même un jour sur Mars.

Enfin, si vous souhaitez en savoir plus sur Mars en général, nous avons réalisé plusieurs épisodes de podcast sur la planète rouge sur Astronomy Cast. Épisode 52 : Mars et Épisode 91 : À la recherche de l'eau sur Mars.


Pourquoi la vie sur Mars peut être impossible

Mars est un endroit moche pour essayer de vivre avec le froid paralysant, le rayonnement brûlant et la fine atmosphère de dioxyde de carbone. Cela ne nous a pas empêchés de chercher la vie sur Mars ou d'espérer y vivre nous-mêmes un jour. La planète rouge était autrefois un monde aquatique comme le nôtre, après tout, avec des océans, des mers et des vallées fluviales impétueuses. La vie microbienne qui a commencé à cette époque pourrait, selon la théorie des scientifiques, encore tenir dans les poches aujourd'hui.

Cette théorie est peut-être bonne, mais les chances sont devenues beaucoup plus minces. Selon une nouvelle étude en Rapports scientifiques, le sol martien lui-même peut être toxique pour les bactéries. Tous les micro-organismes qui auraient pu apparaître dans le passé seraient aujourd'hui empoisonnés à mort.

Lorsque les engins spatiaux Viking 1 et 2 ont atterri sur Mars en 1976, ils ont détecté ce qui semblait être des perchlorates dans le sol martien, et trois engins spatiaux ultérieurs, dont le rover Curiosity, qui travaille toujours dur sur la planète rouge, ont confirmé cette découverte. Forme de chlore hautement oxydée, les perchlorates peuvent servir de source d'énergie pour les bactéries et les aliments simples qui les aident à vivre de la terre. De plus, comme les sels communs, les perchlorates abaissent le point de fusion de l'eau, lui permettant d'exister sous une forme liquide respectueuse de la vie. Le problème, c'est que les perchlorates peuvent également être toxiques pour les bactéries, en fonction de la présence de rayons ultraviolets qui, malheureusement, baignent Mars en permanence.

Pour déterminer si le composé est une bonne ou une mauvaise chose pour la vie, l'étudiante de troisième cycle Jennifer Wadsworth et le professeur Charles Cockell, tous deux de l'École de physique et d'astronomie de l'Université d'Édimbourg, ont décidé de créer un peu de Mars en laboratoire. pour voir si un type de bactérie terrestre commune&mdashBacillus subtilis&mdash a survécu. Wadsworth et Cockell ont d'abord trempé les bactéries dans une solution aqueuse de perchlorate de magnésium, le type le plus couramment trouvé sur Mars, et à peu près aux mêmes concentrations. Ils l'exposèrent ensuite à un rayonnement ultraviolet dans la même longueur d'onde générale que celle qui baigne Mars. La norme qu'ils utilisaient pour mesurer la survie de la bactérie était aussi généreuse qu'elle pouvait l'être : la viabilité était considérée comme autre chose que zéro cellule survivante.

Même cette barre basse, cependant, était impossible à effacer sur la simulation de Mars. Les cellules irradiées dans la solution de perchlorate ont été complètement stérilisées en 30 secondes. Les cellules irradiées sans perchlorate ont fait mieux, mais pas de manière significative : il n'a fallu que 60 secondes pour que la colonie soit anéantie.

Les cellules réelles sur Mars réelle, cependant, pourraient avoir un avantage, car l'eau liquide ne s'accumule pas à la surface. Pour se rapprocher de Mars de plus près, les chercheurs ont ensuite déposé les cellules dans des roches simulées et en réalité des disques de silicate et dans un environnement de perchlorate sec. Ces cellules ont mieux résisté lorsqu'elles ont été frappées par des radiations, le nombre de bactéries survivantes étant tombé de 9,1 fois, mais mieux que l'effacement de 100 %. Les cellules baignées de rayonnement sans perchlorate n'ont subi qu'une double chute. Il n'y a rien de protecteur chimique dans la silice, les chercheurs pensent que c'est simplement qu'il est plus difficile pour le rayonnement de pénétrer dans les disques solides.

Dans l'ensemble, cependant, Wadsworth et Cockell ont écrit : « La surface de Mars est mortelle pour les cellules végétatives et rend une grande partie de la surface et des régions proches de la surface inhabitables. »

Mais "une grande partie de la surface n'est pas toute la surface, et il y a quelques choses qui fonctionnent en faveur des bactéries". Pour commencer, il y a le froid. Les enquêteurs ont initialement mené leur expérience à une température confortable de 77 ° F (25 ° C), une température à laquelle les bactéries ont succombé rapidement. Mais lorsqu'ils l'ont abaissé à un peu plus de 39 ° F (4 ° C), la perte bactérienne a été décuplée. Les températures de surface maximales sur Mars peuvent atteindre près de 76° F (22° C), mais la température moyenne sur la planète est beaucoup plus froide -67° F (-55° C).

Quelque part entre la température trop chaude à laquelle le perchlorate serait mortel et le point trop froid où les bactéries gèleraient à mort de toute façon, il devrait y avoir une zone de confort. D'autres variables, telles que la concentration de perchlorate, qui n'est pas uniforme partout sur Mars, et la protection que les bactéries souterraines auraient contre le rayonnement ultraviolet pourraient également permettre la création de poches de vie.

S'il y avait un avantage aux résultats, c'était dans le type de cellules que Wadsworth et Cockell ont utilisées dans leur étude. Bacillus subtilis sont parmi les bactéries terrestres les plus courantes qui peuvent contaminer les engins spatiaux avant qu'ils ne quittent le sol. La crainte a toujours été que si elles survivaient au voyage interplanétaire, les cellules pourraient également contaminer Mars, dépassant peut-être les organismes indigènes. Le fait que Mars soit si hostile à au moins ce type de vie est une très bonne nouvelle. Le fait qu'il puisse être de la même manière hostile à toute vie l'est nettement moins.


Pourquoi Mars ?

Parmi les corps planétaires de notre système solaire, Mars est unique en ce qu'elle possède toutes les matières premières nécessaires pour soutenir non seulement la vie, mais une nouvelle branche de la civilisation humaine. Cette unicité est illustrée le plus clairement si nous comparons Mars avec la Lune de la Terre, l'emplacement alternatif le plus fréquemment cité pour la colonisation humaine extraterrestre.

Contrairement à la Lune, la planète rouge est riche en carbone, azote, hydrogène et oxygène, le tout sous des formes biologiquement facilement accessibles telles que le dioxyde de carbone, l'azote, la glace d'eau et le pergélisol. À l'exception des cratères polaires ombragés permanents où règnent des températures ultra-froides, le carbone, l'azote et l'hydrogène ne sont présents sur la Lune qu'en quantités de parties par million. L'oxygène est abondant sur la Lune, mais uniquement dans les oxydes étroitement liés tels que le dioxyde de silicium (SiO2), l'oxyde ferreux (Fe2O3), l'oxyde de magnésium (MgO) et l'oxyde d'alumine (Al2O3), qui nécessitent des processus à très haute énergie pour être réduits. Les connaissances actuelles indiquent que si Mars était lisse et que toute sa glace et son pergélisol fondaient en eau liquide, la planète entière serait recouverte d'un océan de plus de 100 mètres de profondeur. Cela contraste fortement avec la Lune, qui est si sèche que si du béton y était trouvé, les colons lunaires l'exploiteraient pour en extraire l'eau. Ainsi, si les plantes pouvaient être cultivées dans des serres sur la Lune (une proposition peu probable, comme nous l'avons vu), la plupart de leur biomasse devrait être importée.

La Lune est également déficiente en environ la moitié des métaux d'intérêt pour la société industrielle (le cuivre par exemple), ainsi que de nombreux autres éléments d'intérêt comme le soufre et le phosphore. Mars a tous les éléments nécessaires en abondance. De plus, sur Mars comme sur Terre, des processus hydrologiques et volcaniques se sont produits qui ont probablement consolidé divers éléments en concentrations locales de minerais à haute teneur. En effet, l'histoire géologique de Mars a été comparée à celle de l'Afrique, avec des inférences très optimistes quant à sa richesse minérale implicite comme corollaire. En revanche, la Lune n'a pratiquement pas eu d'histoire d'eau ou d'action volcanique, de sorte qu'elle est essentiellement composée de roches de rebut avec très peu de différenciation en minerais qui représentent des concentrations utiles de tout ce qui est intéressant.

Vous pouvez produire de l'électricité sur la Lune ou sur Mars avec des panneaux solaires, et ici, les avantages du ciel plus clair de la Lune et de la proximité plus étroite du Soleil que Mars compensent à peu près l'inconvénient des besoins importants en stockage d'énergie créés par la Lune 28- cycle lumière/obscurité du jour. Mais si vous souhaitez fabriquer des panneaux solaires, afin de créer une base d'énergie auto-extensible, Mars détient un énorme avantage, car seule Mars possède les grandes réserves de carbone et d'hydrogène nécessaires pour produire le silicium pur nécessaire à la production de panneaux photovoltaïques et autres électronique. De plus, Mars a un potentiel d'énergie éolienne, contrairement à la Lune. Mais tant le solaire que l'éolien offrent un potentiel relativement modeste, des dizaines ou tout au plus des centaines de kilowatts ici ou là. Pour créer une civilisation dynamique, il faut une base énergétique plus riche, et ce Mars dispose à la fois à court et à moyen terme sous la forme de ses ressources d'énergie géothermique qui offrent un potentiel pour un grand nombre de centrales électriques créées localement dans les 10 MWe ( 10 000 kilowatts). À long terme, Mars bénéficiera d'une économie riche en énergie basée sur l'exploitation de ses importantes ressources nationales de combustible deutérium pour les réacteurs à fusion. Le deutérium est cinq fois plus fréquent sur Mars que sur Terre et des dizaines de milliers de fois plus fréquent sur Mars que sur la Lune.

Le plus gros problème avec la Lune, comme avec tous les autres corps planétaires sans air et les colonies artificielles proposées en espace libre, est que la lumière du soleil n'est pas disponible sous une forme utile pour la culture des cultures. Un seul acre de plantes sur Terre nécessite 4 MW d'énergie solaire, un kilomètre carré a besoin de 1 000 MW. Le monde entier réuni ne produit pas assez d'électricité pour éclairer les fermes de l'état de Rhode Island, ce géant agricole. Faire pousser des cultures avec de la lumière générée électriquement est tout simplement économiquement sans espoir. Mais vous ne pouvez pas utiliser la lumière naturelle du soleil sur la Lune ou tout autre corps sans air dans l'espace à moins que vous ne mettiez des murs sur la serre suffisamment épais pour protéger des éruptions solaires, une exigence qui augmente considérablement les dépenses de création de terres cultivées. Même si vous faisiez cela, cela ne vous ferait aucun bien sur la Lune, car les plantes ne pousseront pas dans un cycle lumière/obscurité de 28 jours.

Sur Mars, il y a une atmosphère suffisamment épaisse pour protéger les cultures cultivées à la surface des éruptions solaires. Par conséquent, des serres en plastique gonflables à parois minces protégées par des dômes de protection en plastique dur non pressurisés et résistants aux UV peuvent être utilisées pour créer rapidement des terres cultivées à la surface. Même sans les problèmes d'éruptions solaires et d'un cycle diurne d'un mois, des serres aussi simples seraient peu pratiques sur la Lune car elles créeraient des températures insupportablement élevées. Sur Mars, en revanche, le fort effet de serre créé par de tels dômes serait précisément ce qui est nécessaire pour produire un climat tempéré à l'intérieur. De tels dômes jusqu'à 50 mètres de diamètre sont suffisamment légers pour être transportés depuis la Terre dans un premier temps, et plus tard ils peuvent être fabriqués sur Mars à partir de matériaux indigènes. Parce que toutes les ressources pour fabriquer des plastiques existent sur Mars, des réseaux de tels dômes de 50 à 100 mètres pourraient être rapidement fabriqués et déployés, ouvrant de vastes zones de la surface à l'habitation humaine et à l'agriculture. Ce n'est que le début, car il sera finalement possible pour les humains d'épaissir considérablement l'atmosphère de Mars en forçant le régolithe à dégazer son contenu grâce à un programme délibéré de réchauffement climatique induit artificiellement. Une fois cela fait, les dômes d'habitation pourraient être pratiquement de n'importe quelle taille, car ils n'auraient pas à supporter une différence de pression entre leur intérieur et leur extérieur. En fait, une fois cela fait, il sera possible d'élever des cultures spécialement sélectionnées à l'extérieur des dômes.

Le point à souligner est que contrairement aux colons de tout autre corps extraterrestre connu, les colons martiens pourront vivre à la surface, pas dans des tunnels, et se déplacer librement et faire pousser des cultures à la lumière du jour. Mars est un endroit où les humains peuvent vivre et se multiplier en grand nombre, se nourrissant de produits de toutes sortes fabriqués à partir de matériaux indigènes. Mars est donc un lieu où une véritable civilisation, et pas seulement un avant-poste minier ou scientifique, peut se développer.

Pour notre génération, et celles qui suivront bientôt, Mars est le Nouveau Monde.


Le rôle de l'eau

Comme la farine pour un gâteau, l'eau est un ingrédient important de la surface de la Terre. L'eau fait bouger la température lentement. That’s why the temperatures in tropical rainforests does not change much, but the Sahara desert is cold at night. Earth is rich in water.

Let’s have a look at our solid planets. Mercury is the closest planet to the Sun, but it has a very thin atmosphere and is not the warmest planet. Venus is very, very hot. Its atmosphere is rich in carbon dioxide (over 96%) and it is very dense.

The atmosphere of Mars is also rich in carbon dioxide (above 96%), but it is extremely thin (1% of Earth’s atmosphere), very dry and located further away from the Sun. This combination makes the planet an incredibly cold place.

The absence of water makes the temperature on Mars change a lot. The Mars exploration rovers (Spirit at Gusev Crater and Opportunity at Meridiani Planun) experienced temperatures ranging from a few degrees Celsius above zero to minus 80℃ at night: every single Martian day, known as sol.


This Is Why Mars Is Red And Dead While Earth Is Blue And Alive

Mars and Earth, to scale, shows how much larger and more friendly to life our planet is than our red . [+] neighbor. Mars, the red planet, has no magnetic field to protect it from the solar wind, meaning that it can lose its atmosphere in a way that Earth doesn't.

Imagine the early days of our Solar System, going back billions of years. The Sun was cooler and less luminous, but there were (at least) two planets — Earth and Mars — with liquid water covering large portions of their surfaces. Neither world was completely frozen over owing to the substantial presence of greenhouse gases, including carbon dioxide. Both may have even had primitive life forms in their young oceans, paving the way for a bright, biology-friendly future.

Over the past few billion years, both planets have undergone dramatic changes. Yet, for some reason, while Earth became oxygen-rich, remained temperate, and saw life explode on its surface, Mars simply died. Its oceans disappeared it lost its atmosphere and no life signs have yet been found there. There must be a reason why Mars died while Earth survived. It took decades, but science has finally figured it out.

Trilobites fossilized in limestone, from the Field Museum in Chicago. All extant and fossilized . [+] organisms can have their lineage traced back to a universal common ancestor that lived an estimated 3.5 billion years ago, and much of what's occurred in the past 550 million years is preserved in the fossil records found in Earth's sedimentary rocks.

One of the most spectacular features of Earth is the fact that the history of life on our world is written into the fossil record. Over hundreds of millions of years, sediments have been deposited both on land and in the oceans, with various organisms leaving their telltale imprints within them.

Of all the sedimentary rocks on Earth, about 10% of them are limestone, which are often composed of the remnants of marine organisms like coral, amoebas, algae, plankton, and mollusks. Limestone is primarily made of calcium carbonate, while some forms also have magnesium and silicon present.

The Cretaceous-Paleogene boundary layer is very distinct in sedimentary rock, but it's the thin . [+] layer of ash, and its elemental composition, that teaches us about the extraterrestrial origin of the impactor that caused the mass extinction event. Earth has hundreds of meters worth of sedimentary rock covering its surface practically everywhere, with limestone making up about 10% of the sedimentary rock in total.

The "carbonate" part, however, is universal to limestone on Earth, as well as other ocean-deposited minerals like the magnesium-rich dolomite. It's the carbon dioxide in the atmosphere that leads to the formation of carbonate rocks, as

  • the gaseous CO2 in the atmosphere gets soaked up by the ocean until there's an equilibrium point reached,
  • and then that oceanic carbon dioxide combines with minerals (such as calcium, magnesium, etc.) found in the water,
  • either forming grains or chemical precipitates,
  • that then get deposited on the ocean floor, leading to sedimentary rock formation.

There are both biological and geochemical origins for the limestone we find on Earth, making it one of the most abundant rocks on Earth's surface. It's generally thought that the vast majority of Earth's early CO 2 atmosphere eventually wound up in our surface limestone.

Seasonal frozen lakes appear throughout Mars, showing evidence of (not liquid) water on the surface. . [+] These are just a few of the many lines of evidence that point to a watery past on Mars.

There is an overwhelming amount of evidence that Mars had a watery past. Seasonal ices can be found not only at the poles, but in various basins and craters dotting the Martian surface. Features like dried-up riverbeds — often featuring oxbow bends like those found on Earth — stream throughout the landscape. Evidence of ancient flows leading into great oceanic basins, possibly even including tidal rhythmites, abounds all over the red planet.

These features may have been telltale signs of an ancient past where liquid water was abundant, but that's no longer the case today. Instead, there's so little atmosphere left on Mars that pure, uncontaminated liquid water is actually impossible at most locations on Mars. There's simply insufficient pressure at the surface for liquid H2O to exist.

Oxbow bends only occur in the final stages of a slowly-flowing river's life, and this one is found . [+] on Mars. It would be foolish to conclude that such a feature as this could have formed by glacial flows, erosion, or any means other than freely-flowing liquid water.

NASA / Mars Global Surveyor

Even before we had rovers exploring the surface of Mars, the evidence of a watery past was very strong. Once we began exploring the surface in earnest, however, the evidence became too strong to ignore. The hematite spheres found by the Mars Opportunity rover all but sealed it. Particularly with the way some of the spheres were seen to be connected to one another, there was no reasonable possibility of forming them without liquid water.

Since Mars once had a similarly CO 2-rich atmosphere to early Earth, it was assumed that limestone and other carbonate rocks would be found on its surface. But there was none found by the Viking landers, nor by Soujourner, Spirit, or Opportunity.

As discovered by the Opportunity rover, hematite spheres and spherules have been found on Mars. . [+] While there may be mechanisms to form them that don't necessarily involve liquid water, there are no known mechanisms, even in theory, that can form them fused together (as found) in the absence of liquid.

It wasn't until the Mars Phoenix lander arrived that any calcium carbonate was found at all, and even that was a small amount: likely produced by an evaporating body of water in its final stages. Compared to the hundreds of meters (or even in excess of a kilometer in places) of carbonate rocks on Earth, there was nothing like it on Mars.

This was extraordinarily puzzling to Martian scientists. Perhaps 20 years ago, the overwhelming expectation was that Mars would have lost its carbon dioxide the same way Earth did: to its oceans and then to deposition in carbonate rocks. But that's not what the rovers found. In fact, in place of carbonates, they found something else that was perhaps equally surprising: sulfur-rich minerals. In particular, it was Opportunity's discovery of the mineral jarosite that completely changed the story.

Cape St. Vincent, shown here in assigned color, is one of many such capes around the rim of Victoria . [+] crater. The stratified layers of ground provide evidence for a sedimentary rock history on Mars, which also implies the past presence of liquid water. Opportunity's discovery of the mineral jarosite was a game-changer for Martian geology.

This allowed scientists to paint an entirely different picture of Mars from Earth. On Earth, our oceans are approximately pH-neutral, which is extremely conducive to carbonate rocks precipitating out. Even in a CO 2 -rich environment, the carbonic acid still leads to a pH that's high enough that carbonates will precipitate out, leading to the limestones and dolomites found all over Earth's surface.

But sulfur changes the story dramatically. If early Mars had an atmosphere rich in not just carbon dioxide but also sulfur dioxide, its surface water could have been affected not by carbonic acid, but by sulfuric acid: one of the strongest acids in all of chemistry. If the oceans were acidic enough, it could have engineered the reverse reaction to what happened on Earth: sucking carbonates out of the land and into the oceans, leaving sulfur-rich deposits in their place.

Payson Ridge, shown here, is a feature found on Mars by Opportunity whose origin is still . [+] unexplained even today. Many of the rocky deposits found on Mars contain sulfur, while relatively few contain carbon. This was one of the great mysteries of the Martian surface for many years.

This would explain the ocean and surface chemistry of Mars, but would mean we needed an entirely different mechanism to explain where the Martian atmosphere went. Whereas a large portion of Earth's atmosphere ended up in the Earth itself, that explanation simply wouldn't fly for Mars.

Instead of "down," perhaps the atmosphere went "up" and into the depths of space.

Perhaps Mars, much like Earth, once had a magnetic field to protect it from the solar wind. But at just half the diameter of Earth and with a lower-density, smaller core, perhaps Mars cooled enough so that its active magnetic dynamo went quiet. And perhaps this was a turning point: without its protective magnetic shield, there was nothing to protect that atmosphere from the onslaught of particles from the Sun.

The solar wind is radiated spherically outward from the Sun, and puts every world in our Solar . [+] System at risk of having its atmosphere stripped away. While Earth's magnetic field is active today, protecting our planet from these traveling particles, Mars no longer has one, and is constantly losing atmosphere even today.

Was this correct? Is this really how Mars lost its atmosphere, stripping the planet of its ability to have liquid water at the surface and rendering it cold, sparse and barren?

That was the whole purpose behind NASA's MAVEN mission. The goal of MAVEN was to measure the rate at which the atmosphere was being stripped by the solar wind from Mars today, and to infer the rate throughout the red planet's history. The solar wind is powerful, but molecules like carbon dioxide have a high molecular weight, meaning it's difficult to get them up to escape velocity. Could the loss of a magnetic field coupled with the solar wind provide a viable mechanism to transform Mars from an atmosphere-rich world with liquid water at its surface to the Mars we know today?

Without the protection of an active magnetic field, the solar wind constantly strikes Mars's . [+] atmosphere, causing a portion of the particles comprising its atmosphere to be swept away. If we were to infuse Mars, today, with an Earth-like atmosphere, the solar wind would whittle it back down to its present density in a mere few tens of millions of years.

Lundin et al. (2004) Science, Vol. 305. no. 5692, pp. 1933–1936

What MAVEN saw was that Mars loses, on average, about 100 grams (¼ pound) of atmosphere to space every second. During flaring events, where the solar wind becomes much stronger than normal, that increases to about twenty times the typical value. When the atmosphere was much denser, though, the same level of solar wind would strip it away much more quickly.

100 million years would be sufficient to transform a Mars-sized world, without any protection from the solar wind, from having an Earth-like atmosphere to one akin to what we find on present-day Mars. After perhaps a billion years with liquid water precipitating and flowing freely on the Martian surface, a tiny slice of cosmic history was enough to blow the habitable prospects of Mars completely away.

Both Mars and Earth had early atmospheres that were heavy, massive, and extraordinarily rich in CO 2. While Earth's carbon dioxide got absorbed into the oceans and locked up into carbonate rocks, Mars was unable to do the same, as its oceans were too acidified. The presence of sulfur dioxide led to Martian oceans that were rich in sulfuric acid. This led to geology of Mars we've discovered with rovers and landers, and pointed to a different cause — the solar wind — as the culprit in the mystery of the missing Martian atmosphere.

Thanks to NASA's MAVEN mission, we've confirmed that this story is, in fact, the way it happened. Some four billion years ago, the core of Mars became inactive, its magnetic field disappeared, and the solar wind stripped the atmosphere away. With our magnetic field intact, our planet will remain blue and alive for the foreseeable future. But for a smaller world like Mars, its time ran out long ago. At last, we finally know why.



Commentaires:

  1. Davey

    Quelque chose m'a déjà porté sur le mauvais sujet.

  2. Fridolf

    I agree, a wonderful phrase

  3. Kasim

    Ouais, les gars sont sortis :o)

  4. Hodsone

    Oh, nous avons continué avec ça

  5. Tezuru

    Merci pour une belle société.



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